Duktilitet i vad det består av, egenskaper, exempel, experiment

den duktilitet Det är en teknisk egenskap hos de material som gör att de kan deformeras före en sträckspänning. det vill säga avskiljningen av sina två ändar utan att det finns en tidig fraktur någonstans i mitten av den långsträckta sektionen. När materialet förlängs minskar dess tvärsnitt, blir tunnare.

Därför bearbetas de duktila materialen mekaniskt för att ge dem filiformformer (trådar, kablar, nålar, etc.). På symaskiner representerar spiraler med spoliga trådar ett exemplar av duktila material; Annars kan textilfibrer aldrig ha fått sina karakteristiska former.

Vad är syftet med duktiliteten i materialen? Möjligheten att täcka långa avstånd eller attraktiva mönster, oavsett om det gäller verktygsutveckling, smycken, leksaker; eller för transport av viss vätska, såsom elektrisk ström.

Den sistnämnda applikationen är ett nyckelexempel, duktiliteten hos material, speciellt metallerna. De tunna koppartrådar (överst) är goda ledare av elektricitet, och av guld och platina, är anordnade i många elektroniska apparater för att säkerställa deras prestationer.

Vissa fibrer är så bra (med tjocklekar på bara några mikrometer), att den poetiska frasen "gyllene håret" tar på sig all verklig mening. Detsamma gäller för koppar och silver.

Duktilitet skulle inte vara en möjlig egenskap om det inte fanns någon molekylär eller atomisk omplacering för att motverka infallshållfastheten. Och om det inte fanns, hade man aldrig känt kablarna, antennerna, broarna skulle försvinna, och världen skulle förbli i mörkret utan elektrisk ljus (förutom andra otaliga konsekvenser).

index

• 1 Vad är duktiliteten??
• 2 egenskaper
• 3 Exempel på duktila metaller
  • 3.1 Storleken på korn och kristallina strukturer av metaller
  • 3.2 Effekt av temperaturen på metallets svejsbarhet
• 4 Experiment för att förklara duktilitet för barn och ungdomar
  • 4.1 Tuggummi och plasticine
  • 4.2 Demonstration med metaller
• 5 referenser

Vad är duktiliteten?

Till skillnad från smältbarheten förtjänar duktiliteten en effektivare strukturell omläggning.

Varför? För när ytan där spänningen är större har fastämnet flera sätt att glida dess molekyler eller atomer, bilda ark eller plattor; medan när spänningen är koncentrerad i ett allt mindre tvärsnitt, måste molekylärslipan vara effektivare för att motverka denna kraft.

Inte alla fasta ämnen eller material kan göra det, och av den anledningen bryts de när de utsätts för dragprov. De uppnådda rasterna är i genomsnitt horisontella, medan de av de duktila materialen är koniska eller spetsiga, ett tecken på en sträcka.

Duktila material kan också bryta förbi en stresspunkt. Detta kan ökas om temperaturen ökar, eftersom värmen främjar och underlättar molekylrutschbanorna (även om det finns flera undantag). Det är då tack vare dessa jordskred att ett material kan uppvisa duktilitet och därför vara duktilt.

Duktiliteten hos ett material innefattar emellertid andra variabler, såsom fuktighet, värme, föroreningar och hur kraft appliceras. Till exempel är färskt smält glas duktilt, adoptera filiformformer; men när den kyls blir den spröd och kan brytas med någon mekanisk inverkan.

egenskaper

Duktila material har sina egna egenskaper direkt relaterade till deras molekylära arrangemang. I den meningen kan en styv metallstav och en våt lera stång vara duktil, även om deras egenskaper skiljer sig enormt.

Men de har alla någonting gemensamt: ett plastiskt beteende innan de bryts upp. Vad är skillnaden mellan en plast och ett elastiskt föremål?

Det elastiska föremålet är reversibelt deformerat, vilket uppträder initialt med duktila material; men dragkraften ökar, deformationen blir irreversibel och objektet blir plastiskt.

Från denna punkt tar tråden eller tråden en bestämd form. Efter en kontinuerlig sträcka, är dess tvärsektion så liten, och spänningen för hög dragkraft, deras molekylära jordskred och kan inte motverka stress och hamnar bryta.

Om materialets duktilitet är extremt hög, som i fallet med guld, kan ett gram erhållas trådar med längder på upp till 66 km, med en tjocklek av 1 μm.

Den mer långsträckt tråd erhålles från en deg, den nedre tvärsnittet (om inte ton är tillgängliga för att bygga en guldtråd avsevärd tjocklek).

Exempel på duktila metaller

Metaller är bland de duktila materialen med otaliga applikationer. Triaden består av metaller: guld, koppar och platina. Den ena är gyllene, den andra rosa orange och det sista silveret. Förutom dessa metaller finns det andra med lägre duktilitet:

-järn

-zink

-Mässing (och andra metalllegeringar)

-guld

-aluminium

-samarium

-magnesium

-vanadin

-Stål (även om dess duktilitet kan påverkas beroende på dess kolkomposition och andra tillsatser)

-Silveret

-tenn

-Bly (men inom vissa små temperaturområden)

Det är svårt att försäkra sig, utan tidigare experimentell kunskap, vilka metaller är verkligen duktila. Dess duktilitet beror på renhetsgraden och hur tillsatserna interagerar med metallglaset.

Andra variabler, såsom storleken av de kristallina kornen och arrangemanget av kristallen, beaktas också. Dessutom spelar antalet elektroner och molekylära orbitaler som är involverade i metallbindningen, det vill säga i "elektronens hav" också en viktig roll.

Samspelet mellan alla dessa mikroskopiska och elektroniska variabler gör duktilitet ett koncept som måste hanteras djupt med en multivariabel analys; och du kommer att finna frånvaron av en standardregel för alla metaller.

Det är av denna anledning att två metaller, även om de har mycket liknande egenskaper, kan vara eller inte är duktila.

Storleken på korn och kristallina strukturer av metaller

Kornen är kristalldelar som saknar märkbara oegentligheter (luckor) i deras tredimensionella arrays. Helst bör de vara helt symmetriska, med strukturen mycket väldefinierad.

Varje korn för samma metall har samma kristallina struktur; det vill säga en metall med en kompakt hexagonal struktur, hcp, har korn med kristaller med ett hcp-system. Dessa är anordnade på ett sådant sätt att de, före dragkraft eller sträckning, glider över varandra, som om de var plan som består av marmor..

Generellt, när planen består av små korn glider, måste de övervinna en större friktionskraft; medan om de är stora, kan de röra sig mer fritt. Faktum är att vissa forskare försöker modifiera duktiliteten hos vissa legeringar genom den kontrollerade tillväxten av deras kristallina korn..

Å andra sidan, med avseende på den kristallina strukturen, brukar metallerna med ett kristallint system fcc (införs centrerad kubik, eller kubikcentrerad på ansikten) är de mest rörliga. Under tiden har metaller med bcc kristallina strukturer (kubikcentrerad kropp, kubikcentrerad på ansikten) eller hcp, tenderar att vara mindre rörliga.

Till exempel kristalliserar både koppar och järn med ett fcc-arrangemang och är mer rörliga än zink och kobolt, båda med hcp-arrangemang.

Effekt av temperatur på duktiliteten hos metaller

Värmen kan minska eller öka duktiliteten hos materialen, och undantagen gäller även för metaller. Men som en allmän regel, medan mjukning av metallerna desto större är möjligheten att göra dem till trådar utan att bryta dem.

Detta beror på att temperaturökningen medför att metallatomerna vibrerar, vilket resulterar i enning av kornen; det vill säga flera små korn är förenade för att bilda ett stort korn.

Med större korn ökar duktiliteten, och molekylära diabilder utsätts för färre fysiska hinder.

Experiment för att förklara duktiliteten för barn och ungdomar

Duktiliteten blir ett extremt komplext begrepp om man börjar analysera mikroskopiskt. Så, hur förklarar du det för barn och ungdomar? På ett sådant sätt ser det så enkelt ut som möjligt före dina nyfikna ögon.

Tuggummi och plasticine

Hittills har vi pratat om metaller och smält glas, men det finns andra otroligt duktila material: tuggummi och plasticine.

För att visa tuggummens duktilitet är det tillräckligt att fånga två massor och börja sträcka dem. en till vänster och den andra till höger. Resultatet blir det för en tuggummihängbro, som inte kommer att kunna återgå till sin ursprungliga form om den inte knådar med händerna.

Men det kommer att komma en punkt där bron kommer att bryta så småningom (och golvet kommer att färgas med tuggummi).

I bilden ovan visar det hur ett barn som trycker på en behållare med hål gör att plastkrympan kommer fram som om det var hår. Torr lek deg är mindre duktil än oljig; därför kan ett experiment helt enkelt bestå av att skapa två regnmaskar: en med den torra plastinen och den andra fuktad med olja.

Barnet kommer att märka att den oljiga masken är lättare att forma och få längd på bekostnad av dess tjocklek; Medan masken torkar, kommer det sannolikt att hamna flera gånger.

Plasticine representerar också ett idealiskt material för att förklara skillnaden mellan sårbarhet (en båt, en grind) och duktilitet (hår, regnmaskar, ormar, salamandrar etc.).

Demonstration med metaller

Även tonåringar hanteras absolut ingenting, kan den främre raden för att bevittna bildandet av koppartrådar vara en attraktiv och intressant upplevelse för dem. Demonstrationen av duktilitet skulle vara ännu mer fullständig om vi fortsätter med andra metaller och därigenom kan jämföra deras duktilitet.

Därefter måste alla ledningar genomgå konstant sträckning till sin brytpunkt. Med detta kommer unga att visuellt certifiera hur duktiliteten påverkar trådens motstånd för att bryta.

referenser

1. Encyclopedia of Examples (2017). Duktila material. Hämtad från: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Duktil definition och exempel. Hämtad från: thoughtco.com
3. Chemstorm. (2 mars 2018). Duktil Definition Kemi. Hämtad från: chemstorm.com
4. Bell T. (18 augusti 2018). Duktilitet Förklarad: Dragspänning och metaller. Balansen. Hämtad från: thebalance.com
5. Dr. Marks R. (2016). Duktilitet i metaller Institutionen för maskinteknik, Santa Clara University. [PDF]. Hämtad från: scu.edu
6. Reid D. (2018). Duktilitet: Definition och exempel. Study. Hämtad från: study.com
7. Clark J. (oktober 2012). Metalliska strukturer. Hämtad från: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). Fakta om guld. Hämtad från: chemicool.com
9. Material idag. (18 november 2015). Starka metaller kan fortfarande vara duktila. Elsevier. Hämtad från: materialstoday.com